KR20030096345A - 미그 브레이징 전력 공급원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동심(同心) 타입의 변압기 및 인덕터를 구비하는 금속 불활성 가스 브레이징 전력 공급원에 관한 것이다. 변압기 및 인덕터는 각각 특정 특성을 가지는 코일 및 자성 코어를 구비한다. 상기 변압기는 실리콘 함량을 가지고 상기 인덕터는 탄소, 망간 및 실리콘을 가지는 자성 코어를 구비한다.

Description

미그 브레이징 전력 공급원{MIG BRAZING POWER SOURCE}

아연 피복 강철의 부식 손상에 대한 저항성 때문에 아연 피복 강철이 용접 분야에서 널리 사용되었다. 그러나, 아연 도금 철판의 접합은 아연 도금 철판이 고온으로 가열될 때 아연 증기를 발생시킨다는 근본적인 문제점에 직면한다. 아연은 약 420℃의 온도에서 용융되기 시작하고 약 907℃에서 기화되기 시작한다. 이러한 특성은 전기 아크가 발생하자마자 아연 증기가 형성되기 때문에 아크 용접 작업시 바람직하지 않은 효과를 가지는데, 이는 아크를 불안정하게 하고 구멍 형성(porosity) 및 과도한 용접물튀김(excessive spattering)과 같은 다른 문제점을 초래한다. 고온에 의해 발생된 열은 아연 피복을 연소시켜버리거나 파괴시켜, 내식성을 감소시킨다. 이러한 문제점 때문에, 아연 도금 철판의 용접 중 아크 컬럼에 발생된 열을 감소시킬 필요가 있다. 이 같은 결론을 얻기 위해, 적절한 와이어와 차폐가스를 조합하고 매우 특별한 특성을 가지는 용접 전력 공급원을 사용할 필요가 있다.

열에 의해 발생된 문제점이 이러한 재료를 결합하기 위한 가스 금속 아크 용접(GMAW) 프로세스의 이용을 제한하고 아연 도금 철판에 이용되는 다른 결합 프로세스로서 미그 브레이징의 채택을 결정한다.

장비의 견지에서, 비록 완전히 상이한 개념을 기본으로 하지만, 미그 브레이징은 GMAW에 유사하게 나타난다. GMAW는 베이스 금속 및 충전 금속의 융해에 의해 구성된 용접된 조인트를 생산하는 것을 목적으로 하지만, 미그 브레이징은 베이스 재료를 용융시키기 않고 습윤(wetting) 및 모세관 작용에 의해 재료를 결합한다. 미그 브레이징에서, 낮은 용융점을 갖는 충전 모재의 이용은 낮은 열 입력이 요구되고 결론적으로 아연 피복 손상을 감소시킨다. 그러나, 이러한 장점을 달성하기 위해, 최적 금속 이동 조건이 용접물튀김 및 피복의 연소를 방지하기 위해 선택된다. 장비 특성은 금속 이동을 제어하는 데 있어서 중요한 역할을 한다. 결론적으로, 미그 브레이징을 실시하기 위한 전력 공급원은 열 분배 및 아크 특성과 관련한 상이한 요건을 갖는다. 따라서, GMAW에 사용되는 동일한 장비를 이용하는 대신에, 미그 브레이징 전력 공급원이 이러한 작동에 보다 적합할 것으로 기대된다.

0.8 mm 보다 더 두꺼운 플레이트의 미그 브레이징에 의해 요구되는 특성을 가지는 전자 장비가 존재한다. 그럼에도 불구하고, 그 전자 장비들은 프로세스 파라미터(parameter)를 제어하기에 매우 복잡하고 매우 고가이며 유지비가 많이 든다. 한편, 존재하는 전자기 장비는 미그 브레이징 작업을 위한 적절한 출력 특성을 갖지 않는다. 이러한 제한은 아연 도금 강의 미그 브레이징의 이용을 보다 덜 복잡한 분야 및 몇몇 재료/피복 두께로 제한한다. 현재, 미그 브레이징 장비를 위한 3개의 상업적으로 이용가능한 선택이 있다. 첫번째 선택은 상술된 바와 같이 적절하지 않은 종래의 GMAW와 동일한 전자기 전력 공급원을 사용하는 것이다. 두번째 및 세번때 선택은 펄스형또는 펄스형이 아닌 매우 정교한 전자 전력 공급원에 의존하는데, 이는 매우 값이 비싸고 최적 파라미터를 선택하는 것이 어렵다. 펄스형 전력 공급원은 아연 층이 20mm 보다 더 크고 플레이트 두께가 0.8mm 보다 작다는 부가적인 어려움을 갖는다. 이러한 제한으로, 아연 도금 강판을 접합하기 위한 미그 브레이징에 대해 현재 펄스형 아크를 사용하는 전자 전력 공급원을 주로 적용한다. 이 선택은 이러한 종류의 전력 공급원에서의 높은 투자를 정당화하고 얇은 플레이트의 펄스형 스프레이(pulsed spray) 아크 브레이징에 의해 요구되는 빠른 이동 속도로 작동될 수 있는, 자동 프로세스에 적절하다. 그러나, 특히 펄스형 아크 모드에서의 전자 전력 공급원의 이용은 아연 도금 강판의 미그 브레이징에 대한 요구를 만족시키지 못한다.

전자 장비의 높은 비용 및 더 얇은 플레이트 및/또는 더 두꺼운 피복 층에서의 어려움은 많은 사용자가 미그 브레이징을 수행하기 위한 선택으로서 전자기 전력 공급원을 사용하도록 하였다.

미국 특허 제 5,611,950호에는 매끄러운 파형 및 충분한 단락 전류를 가지는 안정된 용접 전류를 공급하기 위한 전자기 용접 전력 공급원의 몇가지 설계 변경에 대해 기재되어 있다. 이 특허에서 사용된 접근은 전류 및 전압 파형의 리플(ripple)을 최소화하기 위해 추가적인 정류기 및 축전기를 정류 회로(rectifying circuit)에 병렬로 연결하는 것을 포함한다. 이러한 접근은, 제조 비용을 실질적으로 증가시키는 외에, 미그 브레이징 프로세스에 의해 요구되는 아크 안정성 및 출력 특성의 견지에서 원하는 결과를 제공하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 각각의 전자적 전력 공급원이 가지는 장점 즉, 양호한 아크 안정성 및 낮은 용접물튀김 레벨과, 전자기적 전력 공급원이 가지는 장점 즉, 용이한 파라미터 조절 및 낮은 투하 자본과 유지 비용의 장점을 가지도록, 특히 아연 도금 강판(그러나 이러한 재료로 제한되는 것은 아님)을 위한 종래의 미그 브레이징용 전력 공급원을 개량하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전자 펄스형 전력 공급원 및 현존하는 전자기 전력 공급원에서 관찰된 바와 같이 최소 판 두께 및 최대 피복 층 두께에 대한 제한이 없도록, 종래의 미그 브레이징용 전력 공급원을 개량하기 위한 것이다.

본 발명의 부가적인 목적은 가격이 저렴하고 프로세스 파라미터를 제어하기가 더 용이하며 유지 비용이 낮고 우수한 브레이징 조인트 품질을 허용하도록 종래의 미그 브레이징용 전력 공급원을 개량하기 위한 것이다.

본 발명은 전력 공급원에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 특유의 변압기 및 인덕터를 구비하는 미그(MIG;금속 불활성 가스) 브레이징(brazing) 전력 공급원에 관한 것이다.

도 1a는 종래의 미그 전력 공급원, 펄스 미그 전력 공급원 및 본 발명의 미그 전력 공급원에 대한 용접 전류 대 시간의 오실로그램이며,

도 1b는 종래의 미그 전력 공급원, 펄스 미그 전력 공급원 및 본 발명의 미그 전력 공급원에 대한 아크 전압 대 시간의 오실로그램이며,

도 2a는 본 발명의 단락 회로를 통한 금속 이동 제어를 보여주는 용접 전류의 오실로그램이며,

도 2b는 본 발명의 단락 회로를 통한 금속 이동 제어를 보여주는 아크 용접의 오실로그램이며,

도 3은 본 발명의 정적 아크 전압 대 용접 전류를 보여주는 그래프이며,

도 4a는 본 발명의 차폐 가스로서 아르곤을 이용하는 파일롯 머신으로 수행된 미그 브레이징 비드의 확대 단면도이며,

도 4b는 본 발명의 차폐 가스로서 아르곤을 이용하는 파일롯 머신으로 수행되는 미그 브레이징 비드의 확대 단면도이다.

본 발명의 하나의 양태는 특정(specific) 특성을 가지는 코일 및 특정 자기 코어를 구비하는 동심형 변압기 뿐만 아니라, 특정 특성을 가지는 코일 및 특정 특성을 가지는 자기 코어를 구비하는 인덕터를 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 특정 자기 코어 및 특정 코일을 가지는 동심형 변압기를 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 특정 자기 코어 및 특정 코일을 갖는 인덕터를 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원에 관한 것이다.

미그 브레이징은 가스로 차폐되고, 저융점의 연속적으로 공급되는 소모성 와이어 전극으로 실시되는 아크 용접 공정이다. 일반적으로, 충전 금속(filler metal)은 약 3% 내지 8% 의 알루미늄과 함께 실리콘을 포함하고 융점이 약 900℃내지 1100℃인 구리 합금이다. 충전 금속을 용융시키는데 필요한 에너지가 낮기 때문에, 통상적으로 브레이징된 조인트(joint)와 유사하게, 베이스 금속(base metal) 용융이 감소되거나 또는 완전히 방지된다. 그러나, 접합 기구(bonding mechanism) 미그 브레이징은 통상적인 브레이징과 실질적으로 상이하다. 전자는 주요 접합 기구로서 습윤(wetting) 효과를 가지며, 후자는 모세관 작용에 의해 이루어진다. 따라서, 미그 브레이징의 조인트 형상은 통상적인 브레이징 보다 큰 갭(gap)을 가진다. 미그 브레이징의 사용으로 인한 몇가지 이점은 다음과 같다: 즉, a) 낮은 열 입력은 아크 용접 및 통상적인 브레이징과 비교할 때 적은 변형과 보다 적은 열 영향부(heat affect zone); b) 용접 시임(seam)의 부식 방지; c) 시임 인접부의 베이스 금속의 음극화 보호(cathodic protection); d) 피복된 강(steel)의 접합시에 낮은 피복 연소; 및 e) 높은 이동 속도(travel speed) 및 자동화 가능성.

미그 브레이징 공정의 가장 일반인 용도는 아연도금 강판의 접합이다. 공정 특성에 의해 아연 층의 최소 손상이 보장되고, 그 강판의 높은 내식성을 유지한다. 일반적으로, 바람직한 차폐가스는 아르곤이다. 그러나, 몇차례의 실험을 통해 아르곤에 산소 또는 이산화탄소를 약간 첨가하면 아크 안정성을 개선할 수 있고 용접물튀김(spattering) 정도를 감소시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 용접물튀김은 반드시 해결하여야 하는 문제점들 중 하나이며, 이는 용접물튀김이 피복에 손상을 가하기 때문이다. 다른 문제는 브레이징 작업 중에 발생된 열에 의해 아연 층이 연소(burn off)될 수 있다는 것이다.

최근에는 GMAW 와 매우 유사하나 필요한 열 입력이 GMAW 경우의 절반정도인 장비가 사용되고 있다. 통상적인 단락회로 및 펄스화된 아크 전력 공급원이 사용되어 충전 금속으로부터 조인트를 향해 재료를 이동시킬 것이다. 단락 회로(short circuit)는 조절하기가 보다 용이하나, 종래의 장비와 함께 사용하면, 강력한 용융지(weld pool)의 동적특성(dynamic)에 의해 미세 용접물튀김이 생성되고, 결과적인 불규칙 액적 분리(droplet detachment)를 피할 수 없다. 일반적으로, 단락 회로는 펄스형 스프레이 아크(pulsed spray arc)에 비해 작업 대상으로의 적은 에너지 입력을 가능하게 한다.

펄스형 아크는 아크를 개방(open)상태로 유지하기 위해 약 40 또는 약 50 암페어의 배경 전류(background current)를 필요로 한다. 이러한 정도의 배경 전류는, 박판(약 0.8mm 이하)에 대해 일반적으로 요구되는 바와 같은, 약 52 또는 약 55 암페어의 평균 전류에 비해 매우 높다. 일반적으로, 아연 층이 두꺼울수록(15mm 이상) 보다 많은 양의 아연 증기를 발생시키며, 이는 불안정한 아크를 유도한다. 이러한 이유로, 매우 짧은 아크 길이를 가지는 펄스형 스프레이 아크가 이러한 용도에 주로 추천된다. 짧은 아크 길이는 보다 안정적인 아크를 유지하도록 선택된다. 조절된 금속 이동은 배경 및 피크(peak) 전류에 대한 적절한 파라미터를 선택함으로써 달성된다. 이것은 펄스당 하나의 충전 금속 액적이 와이어 전극으로부터 분리되게 함으로써 달성된다. 이는 용접물튀김이 없는 공정을 가능하게 한다.

본 발명의 미그 브레이징 전력 공급원은 내장형 와이어 공급부를 가지는 미그-마그(MIG-MAG) 단계 조절식 직류 전력 공급원으로 이루어지며, 상기 전력 공급부는 브레이징이 실행되는 저 전력 범위내의 특히 안정된 아크를 제공할 수 있다. 전력 공급원은, 짧은 아크 길이를 유지하기 위해, 아크 길이 변화에 대한 신속한 반응을 가지도록 낮은 배경 전류 암페어를 제공할 수 있어야 한다. 이러한 새로운 측면의 전력 공급원은 용접 전류 값, 단락회로 전류 값, 파형(wave form) 및 적시(in time)의 재생성(reproducibility)(액적 주파수)을 안정된 방식으로 제어할 수 있는 능력으로부터 얻어지며, 그리고 너무 고가이지 않고 복잡한 전자공학적 제어를 필요로 하지 않으며, 특별한 기하학적 구성 그리고 변압기 및 관련 반응기내부에 특별한 재료를 이용하는 것에 의해 얻어진다.

결과적으로, 베이스 금속내로 낮은 열 입력이 일어나고 아연 증기화가 감소된다. 이것은 다시 시임의 용접후 가공(연마) 및 브레이징된 조인트의 강도 값을 증대시키는 바람직한 효과를 나타낸다. 달성해야할 가장 중요한 건설적인 부분은 변압기 및 인덕터이다. 변압기 및 인덕터는 미그 브레이징 중에 높은 성능의 달성이 가능하도록 의도된 한계들 내에서 전류 파형을 제어하는 것을 촉진하도록 제조된다.

본 발명의 미그 브레이징 전력 공급원에서, 낮은 비용과 보다 용이한 파라미터 세팅은 전자공학적인 접근 방법 보다 전자기적 접근 방법을 이용함으로써 달성된다. 이러한 새로운 전력 공급원의 아연도금 강판에 대한 보다 양호한 성능은 출력 전기 특성의 최적화된 디자인을 통해 달성된다. 이러한 용접 전력 공급원은 충전 금속이 베이스 금속으로 제어된 방식에 따라 이동되고 그에 따라 상이한 용접상황 중에 단락 회로 전류 및 용접 전류를 전기 아크의 물리적 특징부에 공급할 수 있도록 작동되어야 한다.

단락-회로 변압기에서, 전극이 용융지와 접촉하는 동안에만 금속이 전극으로부터 작업편으로 이송된다. 금속은 아크 갭을 가로질러 이동되지 않는다. 전극은 약 초당 20 내지 200 번의 범위에서 용융지와 접촉한다. 용접물튀김은 전류율(rate of current)이 매우 급격히 증대될 때 촉진되고 그리고 금속 액적의 맹렬한 분리를 초래한다. 이러한 전류율은 전력 공급원내의 인덕턴스를 조절함으로써 제어된다. 최적의 인덕턴스 세팅은 용접 회로의 전기 저항 및 전극의 용융 온도 모두에 따라 달라진다. 아크가 형성되었을 때, 와이어가 다음 단락 회로의 방향으로 전진 공급됨에 따라 와이어의 선단부가 용융된다. 와이어 선단부에서의 용융 금속의 액적이 베이스 금속에 접촉할 때까지 이동되지 않도록 전력 공급원의 개방 회로 전압이 반드시 낮아야 한다. 아크 유지를 위한 에너지는 단락 중에 인덕터내에 저장된 에너지에 의해 부분적으로 제공된다.

일정 포텐셜 전력 공급원의 정전기적 전압-암페어 특성은, 단락 회로 전류(전극이 단락되었을 때 작업편으로 흐르는 암페어수)의 크기를 제어하기 때문에 단락-이동 모드에서 주요 작용을 갖는, 경사도(ΔV/ΔI)를 갖는다. 전극으로부터 용융 금속 액적의 분리는 전자기 핀치(electromagnetic pinch) 효과로 불리우는 전기적 현상에 의해 제어된다. 핀치는 통과 전류에 의해 생성되는 전도체상의 자기적 "압착력"(squeezing force)이다. 핀치 효과는 단락-회로 전류(전력 공급원의 볼트-암페어 곡선의 경사도에 의해 결정된다)에 비례한다.

단락 회로 이동에서, 단락 회로 전류의 양이 중요한데, 이는 결과적인 핀치 효과가 용융 액적이 전극으로부터 분리되는 방식을 결정하기 때문이다. 이것은 다시 아크 안정성에 영향을 미친다. 전력 공급원 회로에서 볼트-암페어 곡선의 경사도가 영이거나 매우 작은 경우에, 단락 회로 전류는 높은 레벨까지 급격히 상승될 것이다. 본 발명은 약 영(zero)의 볼트-암페어 곡선을 가질 수 있는 전력 공급원을 제공한다. 핀치 효과는 역시 높고, 용융 액적은 와이어로부터 격렬하게 분리될 것이다. 과도한 핀치 효과는 금속을 급격하게 한쪽으로 압착할 것이고, 단락 회로를 클리어(clear)시킬 것이며, 과도한 용접물튀김을 발생시킬 것이다.

단락 회로 전류가 급격한 기울기에 의해 낮은 값으로 제한되는 경우에, 전극은 전체 전류를 수용할 것이나, 핀치 효과는 너무 작아 액적을 분리하지 못하고 또 아크를 재-형성하지 못할 것이다. 이러한 상태에서, 전극은 작업편상에 축적되거나 퍼들(puddle)로 응고될 것이다. 단락 회로 전류가 수용가능한 값에 있을 때, 전극으로부터의 용융 액적의 분리가 원활하게 이루어져 용접물튀김이 매우 적게 발생할 것이다.

순간적인 핀치 효과는 순간 전류에 의해 제어되고, 그에 따라 전류 시간 곡선의 형상이 중요하다. 회로의 인덕턴스는 전류의 상승 속도를 제어한다. 인덕턴스 없는 경우, 핀치 효과는 신속히 적용되고, 용융 액적이 전극으로부터 격렬하게 압착 분리될 것이고 과다한 용접물튀김을 발생시킬 것이다. 보다 높은 인덕턴스는 초당 단락을 감소시키고 아크-온(arc-on) 시간을 증대시킨다. 증대된 아크-온 시간은 퍼들을 보다 유체상태가 되게 하며, 결과적으로 보다 편평하고 매끄러운 용접비드(bead)가 형성된다.

이러한 개념에 따라, 본 발명은 미그 브레이징 시임을 실행할 때 아크가 매우 안정되고 용접물튀김의 정도가 매우 낮도록 전력 공급원의 전기 출력 특성을 결정하도록 개발된 것이다. 본 발명에 앞선 이러한 연구는 통상적인 펄스형 전력 공급원을 포함하였었다. 단락 이동중에 높은 안정성을 얻기 위해, 전류 및 전압의 오실로그램(oscillogram)을 비교하여 이상적인 에너지 및 전압 레벨, 또한 기타 요건들을 결정하였다. 도 1 은 이러한 연구에 따른 통상적인 펄스형 전력 공급원의 오실로그램을 도시한다.

도 2 는 용융 충전 와이어 액적이 분리될 때(높은 값) 용접 장치가 전류 상승 및 전류 강하를 어떻게 제어하는지 그리고 프리(free) 아크 시간(낮은 값) 동안 안정적이고 일정한 용접 전류 값을 유지할 수 있는 능력을 어떻게 제어하는지를 나타내고 있다. 전류 상승은 용접물튀김의 촉진 없이 신속해야하며; 그에 따라 용접 장치는 액적이 충전 와이어로부터 부드럽게 분리되어 분출(projection) 및 과열을 피할 수 있도록 작동되어야 한다.

다른 한편으로, 다공성(porosity) 및 아연 증기화를 피하기 위해, 다음 액적이 분리되기 전에 가능한 한 안정적인 프리 아크를 생성하도록, 전류 강하는 느리고 점차적이어야 한다. 또한, 전력 공급원은 베이스 금속상에 적절한 수의 액적을 부착할 수 있어야 한다: 즉, a) 1.5mm 두께상에 약 120 액적/초; b) 1.0mm 두께상에 약 90 액적/초; c) 0.8mm 두께상에 약 45 액적/초; 및 d) 모든 용접 시간동안 일정하게 유지한다.

본 발명의 전력 공급원은 내부 리엑턴스 및 저항을 가지는 특별한 디자인의 변압기, 및 특별한 디자인의 인덕터(도 1 및 도 2 참조)의 개발을 통해 상기 요건들을 충족시키도록 디자인되었다. 변압기 및 인덕터는 각각 현재의 전력 공급원에 대해 특정의 독특한 특성을 제공한다. 그들의 조합은 작은 전압/암페어 경사도를 가지는 일정한 전압 정전기 특성 및 신속한 다이나믹 특성을 제공한다.

변압기의 일 실시예는 간단한 동심적(同心的) 형태, 즉 2차 권선(winding)이 1차 권선 상에 감겨진 형태이다. 변압기는 다음과 같은 특성을 갖는다: 즉, a) 자성 코어(바람직하게 철제 코어): 약 0.95 중량% 내지 약 1.2 중량%의 실리콘 함량; 약 43 내지 47mm의 전체 두께; b) 코일: 약 97 내지 약 103mm의 지름 폭; 약 115 내지 약 125mm 의 길이; 약 310 내지 약 330 의 최소 1차 회전(감기) 수; 약 610 내지 약 670의 최대 1차 회전 수; 약 18 내지 약 22 의 2차 회전 수; 약 13 내지 16mm의 1차 권선 두께; 약 0.65 내지 약 0.75mm의 2차 권선 두께; 약 3.5 내지 약 4mH의 최소값 및 약 10 내지 약 11mH의 최대값을 가지는 1차 인덕턴스(단락 회로상의 2차); 약 90 내지 약 100mH의 최소값 및 약 370 내지 약 395mH의 최대값을 가지는 1차 인덕턴스(2차 개방); 18℃에서 약 1.1 내지 약 2.9 Ohm의 1차 저항; 약 360 내지 약 380mH의 2차 인덕턴스(1차 개방); 및 18℃에서 약 9.2 내지 약 9.8 mOhm의 2차 저항. 이러한 권선 시스템은 인덕턴스 누출이 적다. 코어 드로잉(core drawing)은 125mm의 짧은 다리를 가지는 "E"자 형상 및 외측에서 그 위에 미그-마그(MIG-MAG) 용접된 "I"이다. 모든 조립체는 미그-마그(MIG-MAG) 용접된다. 코일은 스풀상에 감겨진다. 내열재료(250℃ 이상)로 성형된 이 스풀은 몇개의 홈을 가지고 있으며, 그 홈의 내부는 권선 전기역학적 힘이 진동 및 소음을 생성하는 것을 방지하도록 코어내로 가압된다. 권선 작업 중에 와이어 신장(伸張)을 피하도록 내측 엣지(edge)가 둥글게 처리되어 있으며, 실제로 적용되는 표준에 의해 주어지는 절연 거리를 제공하기 위해 벽 및 구조부가 만들어 진다.

일 실시예에서, 각각의 상이한 용접 박판 두께에 대한 용접 전류 조정을 얻기 위해, 개량된 폴리에스테르아미드 알루미늄으로 만들어진 1차 권선이 스풀상에 감겨지고, 탭(tap)들은 특정 권선 수에서 세팅된다. 1차 권선 상에는 3개의 노멕스(nomex) 층이 위치되며, 그 노멕스 층들은 1차 권선과 2차 권선 사이의 절연을 제공하는 동시에 변압기 리액턴스 누출 값을 제공한다. 2차 권선은 노멕스 층상에 한 층만 감겨진다. 코일은 절연 스트립 및 당업계에 공지되고 고온(180℃)에서 건조된 하나 이상의 바니시(varnish)로 묶여진다.

권선의 기하학적 형상은 요구되는 인덕턴스를 제공한다. 그러나, 전류 교차에서의 작은 전압 강하를 가지기 위해 전기 저항을 생성할 필요도 있다. 저항 효과는 권선에서 사용된 알루미늄에 의해 주어진다. 알루미늄은 구리보다 큰 전기저항을 가지며 본 발명에서 특히 바람직하다. 한편, 코일은 보다 뜨거우며, 그에 따라 높은 열적 및 기계적 특성을 가지는 절연 재료를 사용할 필요가 있다. 또한, 변압기 코어로 사용된 자성 박판 시트는 다른 특성을 가지는 신규한 자성 박판 시트로 대체되었다.

변압기 외에도, 직류 출력부에 직렬로 연결된 새로운 스무딩(smoothing) 인버터 역시 개발되고 제조되었다. 인덕터의 실시예는 다음과 같은 특성을 갖는다:즉, a) 자성 코어(바람직하게 철제 코어): 중량%의 화학적 조성: 약 0.15% 내지 약 0.20%의 탄소, 약 0.35% 내지 약 0.70%의 망간, 약 0.32% 내지 약 0.38%의 실리콘; 크기: 약 45 내지 약 55mm의 지름, 약 155 내지 약 165mm의 길이; b) 코일: 약 73 내지 약 79mm의 폭; 약 145 내지 약 150mm의 길이; 약 31 내지 약 34의 회전수(탭; tap); 약 37 내지 약 41의 회전수(최대); 약 50 내지 약 60mH의 권선 인덕턴스(탭); 약 72 내지 약 82mH의 권선 인덕턴스(최대); 18℃에서 약 6.8 내지 약 7.6mOhm의 권선 저항(탭); 18℃에서 약 8.2 내지 약 9.0mOhm의 권선 저항(최대). 사용된 코어는 특별한 자기적 특성을 가지는 재료인 Fe36으로 제조되고, 그 코어의 형상 및 권선수는 전류 값에 비례하는 인덕턴스 값에 도달하도록 허용된다.

인덕터의 일 실시예는 지름이 약 50mm 이고 높이가 약 160mm 인 Fe36 철제 코어를 포함한다. 0.51mm 두께의 노멕스 시트가 코어상에 감겨지고, 지름이 약 5.8mm 인 33+6 알루미늄 2 노멕스 권선이 그 위에 감겨진다. 그러한 인덕터 장치는, 변압기와 적절하게 결합되었을 때, 뛰어난 용접 결과를 얻는데 필요한 전류 파형을 제공한다.

이러한 특성을 가지도록 제조된 파일롯(pilot) 기구는 매우 안정적인 아크 상태 및 뛰어난 열 분포를 나타냈으며, 아연 층에 매우 적은 손상을 가하였으며 용접물튀김도 발생하지 않았다. 도 3 은 장비의 정전기적 전압-암페어 곡선을 나타내며, 도 4 는 차폐가스로서 아르곤을 이용하는 파일롯 기구를 이용하여 수행된 미그 브레이징 비드의 확대도이다. 일정 범위의 플레이트 두께 및 아연 층을 테스트하는데 사용된 미그 브레이징 파라미터가 표 1 에 기재되어 있다.

97% Cu + 0.2% Sn + 0.2% Fe + 0.8% Mn + 1.3% Si 의 화학적 조성을 가지는 0.8mm 지름의 충전 금속을 이용하여, 전력 공급원을 평가하는데 사용된 미그 브레이징 파라미터

차폐 가스(유동 속도)	플레이트두께(mm)	브레이징 전류(A)	아크 전압(V)	이송 속도(cm/분)
아르곤(12 l/분)	0.65	50	13.5	60.0
	0.95	60	16.5	42.0
	1.25	65	17.9	38.4
	1.5	110	14.5	60.0
	0.95	54	16.0	26.4
	1.25	70	17.5	27.2

테스트 결과, 조인트는 뛰어난 비드 형상을 가졌으며, 베이스 금속의 용융이 없었으며, 용접물튀김 정도가 매우 낮았고 그리고 피복 층에 대한 손상이 실질적으로 발생되지 않았다. 이러한 결과에 따라, 고가이고 복잡한 전자공학적 전력 공급원에 비해 상당히 이점을 가지고, 특히 아연 도금 강판에 대한 미그 브레이징을 실시하기 위해 통상적인 전력 공급원을 개선할 수 있는 출력 전기 특성의 특정 값이 결정된다. 개선된 전력 공급원은 넓은 범위의 플레이트/피복 두께에서 우수한 아크 안정성으로 아연 도금된 강철 판재를 브레이징 할 때에도 우수한 성능을 나타내며, 용접물튀김이 없고 아크 영역내의 열분산을 최적화하여 실질적으로 피복에 손상을 가하지 않는다.

본 발명의 특징들을 하나 이상의 도면에서 간단히 도시하였으며, 본 발명에따라 각각의 특징들은 다른 특징들과 조합될 수 있을 것이다. 소위 당업자라면 다른 실시예를 인식할 수 있을 것이고, 그 실시예는 청구범위의 보호범위내에 포함될 것이다.

Claims (10)

1. 미그 브레이징을 위한 전력 공급원으로서:

   동심(同心) 타입의 변압기 및 인덕터를 포함하며,

   상기 변압기는 1) 약 0.95 중량% 내지 약 1.2 중량%의 실리콘 함량; 및 약 43 내지 47mm의 전체 두께를 가지는 자성 코어; 2) 약 97 내지 약 103mm의 지름 폭; 약 115 내지 약 125mm 의 길이; 약 310 내지 약 670의 1차 회전 수; 약 18 내지 약 22 의 2차 회전 수; 약 13 내지 16mm의 1차 권선 두께; 약 0.65 내지 약 0.75mm의 2차 권선 두께; 약 3.5 내지 약 11mH의 1차 인덕턴스(단락 회로상의 2차); 약 90 내지 약 395mH의 1차 인덕턴스(2차 개방); 18℃에서 약 1.1 내지 약 2.9 Ohm의 1차 저항; 약 360 내지 약 380mH의 2차 인덕턴스(1차 개방); 및 18℃에서 약 9.2 내지 약 9.8 mOhm의 2차 저항을 가지는 코일;을 포함하며,

   상기 인덕터는 1) 약 0.15 중량% 내지 약 0.20 중량%의 탄소, 약 0.35 중량% 내지 약 0.70 중량%의 망간, 약 0.32 중량% 내지 약 0.38 중량%의 실리콘을 포함하고; 약 45mm 내지 약 55mm의 지름, 및 약 155 내지 약 165mm의 길이를 가지는 자성 코어; 및 2) 약 73 내지 약 79mm의 폭; 약 145 내지 약 150mm의 길이; 약 31 내지 약 41의 회전수; 약 50 내지 약 82mH의 권선 인덕턴스; 18℃에서 약 6.8 내지 약 9.0mOhm의 권선 저항(최대)을 가지는 코일; 을 포함하는 전력 공급원.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기 자성 코어는 철제 코어인 전력 공급원.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 인덕터 자성 코어는 철제 코어인 전력 공급원.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 인덕터 자성 코어는 지름이 약 50mm 이고 높이가 약 160mm 인 Fe36 철제 코어인 전력 공급원.
5. 제 4 항에 있어서, 노멕스 시트가 상기 코어 둘레에 감기는 전력 공급원.
6. 동심(同心) 타입의 변압기를 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원으로서:

   상기 변압기는 1) 약 0.95 중량% 내지 약 1.2 중량%의 실리콘 함량; 및 약 43 내지 47mm의 전체 두께를 가지는 자성 코어; 2) 약 97 내지 약 103mm의 지름 폭; 약 115 내지 약 125mm 의 길이; 약 310 내지 약 670의 최소 1차 회전 수; 약 18 내지 약 22 의 2차 회전 수; 약 13 내지 16mm의 1차 권선 두께; 약 0.65 내지 약 0.75mm의 2차 권선 두께; 약 3.5 내지 약 11mH의 1차 인덕턴스(단락 회로상의 2차); 약 90 내지 약 395mH의 1차 인덕턴스(2차 개방); 18℃에서 약 1.1 내지 약 2.9 Ohm의 1차 저항; 약 360 내지 약 380mH의 2차 인덕턴스(1차 개방); 및 18℃에서 약 9.2 내지 약 9.8 mOhm의 2차 저항을 가지는 코일;을 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 변압기 자성 코어는 철제 코어인 미그 브레이징용전력 공급원.
8. 인덕터를 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원으로서:

   상기 인덕터는 1) 약 0.15 중량% 내지 약 0.20 중량%의 탄소, 약 0.35 중량% 내지 약 0.70 중량%의 망간, 약 0.32 중량% 내지 약 0.38 중량%의 실리콘을 포함하고; 약 45mm 내지 약 55mm의 지름, 및 약 155 내지 약 165mm의 길이를 가지는 자성 코어; 및 2) 약 73 내지 약 79mm의 폭; 약 145 내지 약 150mm의 길이; 약 31 내지 약 41의 회전수; 약 50 내지 약 82mH의 권선 인덕턴스; 18℃에서 약 6.8 내지 약 9.0mOhm의 권선 저항(최대)을 가지는 코일; 을 포함하는 미그 브레이징용 전력 공급원.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 인덕터 자성 코어는 철제 코어인 미그 브레이징용 전력 공급원.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 인덕터 자성 코어는 지름이 약 50mm 이고 높이가 약 160mm 인 Fe36 철제 코어인 미그 브레이징용 전력 공급원.